物理学:从经典到现代的演变之路

物理学是建立在大量实验事实的基础上的.实验的特色在于精密而定量的测量,且多半在可控制和可重复的条件下进行.只有在取得大量经验规律后,才能建立融会贯通的物理体系(一般均采用数学形式表达),并要求针对特定问题推出具体预言,再通过进一步实验加以甄别,即证实或证伪.当然,随着研究范围的扩大、研究程度的深化和测量精度的提高,又会发现有些现象与原有理论相悖,导致对原有理论的修正,在某些情况下甚至推翻原有理论,建立新理论.近来由于计算技术的飞速发展,介乎实验和理论推导之间的计算模拟也发挥了愈来愈重要的作用.     

操纵和测量单个量子态——2012年诺贝尔物理学奖简介*

同为68岁的法国科学家塞尔日·阿罗什（Serge Haroche）与美国科学家大卫·维因兰德(David J. Wineland)分享了2012年诺贝尔物理学奖。他们的突破性研究,让原本神秘的量子世界不再“与世隔绝”。在量子世界中,粒子行为不遵从经典物理学规律,人类对量子的观测更是难上加难。通过巧妙的实验方法,阿罗什和维因兰德的研究小组成功地实现对单个量子态的测量和控制,颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测的看法。     

无心插柳——生理实验引出的心理学成就

一位最不愿意被称为心理学家的自然科学家——巴甫洛夫，为了研究消化系统，用狗做了一个经典实验，并发现了条件反射。1903年，巴甫洛夫在马德里的国际医学年会上宣读了他的实验和研究报告，认为条件反射是高等动物和人类对环境作出反应的生理机制。     

珠穆朗玛峰科学考察

自1958年以来,中国科学家和登山家合作,在珠穆朗玛峰(以下简称珠峰)地区多次进行科学考察研究,在珠峰的形成历史及其对于自然环境和人类活动的影响方面有了可喜的成果.本文着重介绍关于第四纪地壳上升、测量珠峰高程及环境变化方面的研究情况.     

检测第五种力的320m高塔实验研究

关于引力反平方律的近期检验工作是由stacey及其合作者与Fischbach等的研究结果所促进的。同时量子超引力理论很自然地引入了与物质质量耦合强度为引力强度且能够产生中程力的量子引力模型。近年来,出现了许多实验检验,但大多数物质成分相关的实验没有发现第五种力的可靠证据,而大多数地球物理实验则显示了相互不一致的正结果。Eckhardt等实现了一个更严格的实验,该实验通过测量塔上的重力并与由地面测量值的上延拓理论预言值进行对比来检验引力反平方律。     

北京大学辐射防护科研组环境放射性核素研究进展

本文展示了北京大学技术物理系辐射防护科研组自成立以来在环境放射性核素研究领域的发展历程,介绍了部分代表性工作.其中,针对天然辐射照射中剂量最大的贡献者——氡及其子体相关领域,开展了以剂量评价和探究其环境行为为目的一系列测量方法和技术研究,特别是对大气氡、水体氡和土壤氡活度浓度的在线连续测量成果进行了重点阐述,建立的便携式测量技术使氡子体连续测量和放射性气溶胶粒径分布现场测量成为可能.在与核军工和核电反应堆密切相关的人工放射性核素方面,着重介绍了围绕环境中以痕量水平存在的钚核素开展的同位素精准测量和迁移行为研究工作.作为现场测量与评价研究,本文还介绍了针对我国唯一的重水堆核电基地外围环境开展的¹⁴C测量、水平分布和剂量贡献的研究成果.     

行为中的主动控制感与责任归属

人类通过行为与环境发生交互作用.主动控制感指通过控制自己行为进而控制外部环境的主观体验,为责任归属的产生奠定了基础.本文梳理了主动控制感的影响因素、脑机制及其对责任归属的启示.个体行为中的主动控制感和责任易受到动作意图、结果效价及其相互关系的影响.群体行为中,控制感产生和责任归属与群体身份、社会地位等因素有关.控制感水平的测量在一定程度上能为道德和法律提供责任界定的依据.进一步关联主动控制感与责任归属需更关注负责动作意图和结果觉察加工的额-顶脑网络,如前辅助运动区、后侧顶叶、颞顶联合区等脑区.未来的研究需提高测量的信效度,并探索将主动控制感应用于道德与法律领域的可行性.     

太阳总辐照量测得新值:技术的改进与精益求精

人类一直对太阳充满好奇,并无时无刻不沐浴在她的光芒里。当了解到太阳并不像我们想象中那样明亮时,人类或许会感到不安。最新测值美国宇航局太阳辐射和气候实验卫星(SOR-CE)上的太阳总辐照监测仪(TIM)的测量以及一系列新的辐射测量实验表明,在2008年太阳活动极小期里,太阳总辐照量的最精确值是1360.8±0.5瓦/     

瞬态极化雷达系统及实验研究

瞬态极化雷达利用雷达目标单个脉冲回波即可获取其极化散射矩阵, 能够克服分时极化测量雷达的固有缺陷, 准确测量运动目标的散射矩阵, 进而提高雷达系统探测、抗干扰和目标识别等方面的能力. 报道了自行研制的国际上首部瞬态极化雷达实验系统, 并用该系统在外场开展了目标极化特性测量实验. 实验结果表明, 在不同瞬态极化测量波形的激励下目标散射矩阵测量的性能良好, 初步解决了目标极化散射特征提取与识别领域的基础性和共性难题.     

照亮地球深部的“明灯”——高温高压实验

地球是人类赖以生存和发展的家园,相对于其表层系统(大气圈、水圈、生物圈),人类对地球深部的认识仍然非常有限。地质学/地球化学方法通过研究地表出露的来自地球深部的岩石矿物和来自外太空宇宙的陨石等样品,来推测地球内部物质的性质。地球物理方法则利用地震波来探测地球内部的结构。半个多世纪以来兴起的高温高压技术,使得科学家能够在实验室中模拟地球内部的极端压力和温度环境,同时结合各种现代化分析测试手段,对岩石和矿物在极端高温高压条件下的性质状态进行原位研究,极大地促进了我们对地球内部的物质组成和结构的认识。因此,高温高压实验技术已经成为人类探索地球深部结构和物质组成的“明灯”。     

非洲爪蟾在生态毒理学研究中的应用: 概述和实验动物质量控制

非洲爪蟾因为终生生活在水中易于饲养管理、常年可以排卵孵化、行体外受精和体外发育等特点, 而作为模型动物广泛用于生物学的研究, 并积累了大量相关的资料. 像其他两栖动物一样, 非洲爪蟾的胚胎和幼体直接暴露在水中, 对环境污染物比较敏感. 另外, 非洲爪蟾的性别分化和性器官发育对性激素和具性激素活性的内分泌干扰物十分敏感, 所以非洲爪蟾可用于内分泌干扰物的性激素干扰作用和生殖毒性的研究. 同时, 非洲爪蟾的变态发育对甲状腺激素和具甲状腺干扰活性的内分泌干扰物十分敏感, 所以非洲爪蟾也可用于环境物质甲状腺干扰作用的研究. 除此, 非洲爪蟾的生态毒理学研究可与目前生态学研究中的热点问题—两栖动物世界范围内的减少和畸形蛙的出现衔接. 基于以上几点, 目前已有越来越多的实验室将非洲爪蟾引入生态毒理学的研究. 实验动物质量关系着动物实验结果的科学性和可靠性, 这对毒理学研究尤为重要. 本文从水质、食物等环节对非洲爪蟾质量控制的问题做了初步讨论.     

世界上第一个"电子人"

大胆设想 大胆实验 在这之前,沃里克进行了大量人工智能、控制以及机器人技术方面的研究,设想人类应该与机器结合起来.沃里克最初是因在自己身上做实验而出名:通过手术把芯片收发器等仪器植入身体的皮下组织.沃里克说:"作为人,我甚至开始享受其中的乐趣,但作为'电子人',我仍有大量工作要做."     

弯曲管道内气流流动研究概况

为了满足增强隐身效果、减少飞行阻力等方面的需要,导弹外机身必须设计成流线型,其进气道也要设计成弯曲式管道.而进气道的弯曲会造成流动畸变,严重影响出口的气流品质和发动机性能.因此,充分研究弯曲气道的气流流动对于进一步改善其管道流动性能及推动喷气推进系统技术的发展有重大意义.本文简述了国内外在弯曲管道中气流流动的数值计算与实验方面的研究概况,介绍了几种计算弯管内气流流场的差分格式以及一些流场测量方面的先进技术,并就其今后的研究方向提出了一些有益建议.     

地球深部科学中的静态超高压实验研究

目前超深钻探的最大深度只有13km,幔源岩石所提供的上地幔物质成分资料一般涉及的深度也仅在200km以内,全球性地球物理测量虽然能提供地球深部从地幔直至地球核心的物理参数,但无法了解地表以下各层圈的物质组成,因而开展超高压下的模拟实验研究对于了解地球深部物质的成分、性质和状态非常重要.超高压实验技术分为两大类型:动态超高压实验技术和静态超高压实验技术.动态超高压实验技术是利用各种爆轰装置产生冲击压力,同时在瞬间产生高温.在地球内部,物质一般处于静高压状态,因而动态超高压实验一般仅用来进行核幔边界区和地核物质状态方程的测定,所获得的实验结果可为静高压实验研究提供基础资料,而其他关于地球深部的模拟实验研究主要是在静态超高压实验装置中进行的.     

动物宇航员你知多少

惨遭摔死厄运的美国太空猴一般认为,1957年苏联第一颗人造地球卫星上天是人类太空时代的开始,然而,动物的太空时代要来得早得多。为了解灵长类动物对太空环境的承受能力,早在1949年,美国空军便用V-2火箭将一只名叫艾伯特1号的实验猴送到大气层的最远处。那次发射,上升时情况正常,但返回时降落伞未能张开,艾伯特被摔死。以后的实验猴艾伯特2号、艾伯特3号和艾伯特4号同样遭此厄运。1951年9月,新墨西哥美空军基地发射了一枚“飞蜂”号火箭。火箭将一只叫约里克的实验猴和11只实验鼠送上     

论景观设计中绿色设计的作用与意义

现代社会经济发展至上,科技发展也扮演了科学的角色,自然环境被颠覆、破坏,科技越发迭,环境破坏越厉害,人类生活的景观环境也更加需要关注,景观环境中需要关注的是自然的景观、绿色的景观、景观与人的关系、景观与人的生活、绿色景观的作用与意义,人类如何维护绿色的景观,人类的生活质量才能真正提高.绿色的景观是和谐自然与人类现代发展共同发展的结果,绿色景观的维护需要尊重自然和让自然自己做功.     

煤炭企业员工绩效考评的现状及改进途径

强化管理,提高效益是现代企业管理的根本任务.绩效管理是管理者为确保员工的工作活动能够与组织的目标保持一致的过程,它是为了提高员工的绩效从而提高企业的整体绩效.文章阐述了绩效考核在人力资源管理中的地位和作用,指出了煤炭企业员工绩效考评的现状与问题,分析了改进企业员工绩效考评体系的途径与方法.     

实验动物别有洞天

多数生物医学家研究人类的基本生物学和行为过程常用的哺乳动物标本都不外乎是鼠、猫、狗、猴之类.除此以外,这些常见动物还被广泛地用于试验新药和菌苗、外科手术的步骤,以及其他用于防治人类疾病的特殊医疗方法.在美国,每年用于实验室研究的2200万只哺乳动物中,仅鼠类就占其中的2/3,与此同时,其他较为陌生的动物品种用于研究的数量也在日益增多.这些异乎寻常的实验室动物具有特定的生物学特性、有趣的行为模式和对疾病的敏感性,从而使它们成为服务于特殊研究项目的理想标本.     

等离子驱动微小碎片加速器机理及运行参数

毫米以下尺寸微小碎片在近地空间存在数量大, 对航天器暴露材料的长期累积侵蚀作用成为影响航天器寿命和可靠性的重要因素, 在航天器的空间环境适应性设计中必须予以考虑. 为了模拟研究空间微小碎片对航天器材料的撞击效应, 研制了等离子体驱动的微小碎片加速器. 本文对加速器的核心过程—— 等离子体的加速、压缩进而形成超高速等离子体射流的物理过程建立了物理模型, 并进行了计算以及与实验结果的对比分析, 揭示了加速过程的物理机制, 为加速器的优化设计提供了依据. 同时, 通过一系列实验研究, 确定了加速器运行的最佳工作参数, 并初步获得了加速器的加速能力范围.     

阿秒脉冲测量原理和技术研究进展

阿秒脉冲由于极短的脉冲宽度和超高的时间分辨能力,在物理学、化学、生物学和医学等领域有着潜在应用.自诞生之日起,阿秒脉冲的时域极限不断突破,使得阿秒脉冲的测量成为一大研究热点.本文主要分为两个部分,第一部分回顾了阿秒脉冲与气体介质作用的脉冲测量技术的发展过程,简述了几种测量阿秒脉冲时域信息的实验原理、实验方案设计以及实验结果.第二部分介绍了从阿秒条纹相机中提取阿秒脉冲时域信息的理论反演算法,包括算法的原理和结构,并从计算时间和计算结果精度上对算法进行了比较.文章最后总结了阿秒脉冲测量技术在实验和理论上的困难与挑战,并展望了未来阿秒脉冲测量的发展方向.